Mặt vỏ trụ có tiết diện chỉ có một đờng cong chính. Đờng cong chính thứ hai có độ cong bằng 0 (bán kính cong bằng vô cùng). Từ đây dẫn đến đờng cong Gauss bằng 0.
Đờng cong chính của mặt vỏ loại này có thể là hình một đoạn cung của đ- ờng tròn, có thể có eliptic có thế có parabol… Thờng làm trong thực tế là đoạn cung tròn vì mặt trụ loại này đơn giản, dễ nh côppha cũng nh thi công dễ dàng.
Loại vỏ mặt trụ có thể có các dạng sau đây:
+ Vỏ mỏng hoàn toàn, là vỏ có mặt là tấm mỏng nhẵn hoặc có sờn, đợc chế tạo theo mặt trụ.
+ Vỏ có các màng điafragm ngăn ngang (nh là màng ngăn ở các đốt tre, nứa) giữa hai mép biên gọi là chiều dài sóng (l1). Khoảng cách giữa hai mép biên gọi là chiều dài sóng (l2). Chiều cao của vỏ là đoạn tính từ đờng dây cung mức đáy vỏ đến đỉnh vỏ (f).
Sơ đồ vỏ mặt trụ a. Vỏ mặt trụ một nhịp, một sóng
b. Vỏ mặt trụ hai nhịp, hai sóng
Khi l1/l2 ≥ 4 ta có loại vỏ gọi là vỏ rất dài. khi 4 ≥l1/l2 ≥ 1 ta có loại vỏ dài, và khi l1/l2≤ 1 ta có loại vỏ ngắn.
Chiều cao h của trụ dài không đợc nhỏ hơn 1/101 nhng độ nâng f không nhỏ hơn 1/6 l2. Vỏ mặt trụ ngắn độ nâng f không đợc nhỏ hơn 1/7 l2.
Đối với vỏ mặt trụ chế tạo lắp ghép có thể có các phơng án nh sau:
Các phơng án mặt vỏ trụ lắp ghép
a. Panen cong có sờn có kết cấu biên b. Panen sờn cong có một biên c. Tấm có sờn phẳng hay tấm đặc có dầm biên và điafragm
Hình sau đây giới thiệu sự phân bố nội lực và biến dạng của vỏ mặt tru.
Nội lực và biến dạng của vỏ mặt trụ a. Sơ đồ nội lực tính toán trong một đơn vị chiều dài. b. Các vết nứt đặc trng do tải trọng phân bố đều sinh ra.
Vỏ mặt trụ đợc thí nghiệm để đo nội lực, biến dạng và kết quả cho thấy s làm việc khá ổn định.
Việc lắp ghép vỏ mặt trụ đơn giản vỏ thoải hai chiều. Ta có thể hình dung các bớc lắp ghép vỏ mặt trụ nh những hình minh hoạ sau đây.
Khung dẫn để khuếch đại vỏ mặt trụ 1. Khung dẫn để khuyếch đại vỏ mặt trụ 2. Các tấm vỏ mặt trụ kích thớc 3 x 6 m
Vỏ hai độ cong đợc lắp bằng các tấm mặt hình trụ tựa vào điafragm dạng vòm
Thiết kế kéo dây căng trớc khi lắp vỏ tấm
Chơng 3
Vỏ cong kiểu đoạn lốp xe
Loại này là những vỏ có chiều rộng 6 ~ 8 mét cong nh mặt cắt của lốp xe đạp và nhịp đến 100 mét theo đờng kính vành bánh xe đạp.
Toàn cảnh một mái kiểu hình lốp xe
Loại vỏ này có độ cứng rất tốt vì bản thân vỏ có hai độ cong. Độ cong của mặt cắt từng đoạn vỏ độ cong theo nhịp. Loại vỏ này có thể có nhịp khá lớn, từ 80 ~ 120 mét
Xét một đoạn vỏ, chiều rộng ngang 7,5, đoạn này cong và có sờn nhỏ. Sờn song son với bề ngang vỏ. Dọc theo nhịp vỏ cong có độ lớn đến 100 mét cũng có sờn biên vỏ. Sờn vỏ có thể là điafragm hình vòm, có thể là dàn vòm. Đôi khi cũng làm sờn biên có dạng dầm cong có dây căng hoặc không có dây căng.
Sơ đồ đà giáo sử dụng lắp mái dạng đoạn lốp xe thờng di động đợc để lắp xong đoạn này, luân chuyển sang đoạn khác.
Sơ đồ đà giáo dùng lắp vỏ đoạn lốp xe theo hớng cắt ngang vòm Trình tự lắp loại vỏ này có thể diễn tả qua 6 bớc sau:
Bớc 3: Bắt đầu lắp hàng tấm chân vỏ
Bớc 6: Lắp đến hoàn thiện Những chú giải
1. Dang giáo 2. Giáo công tác 3. Mặt lắp ghép ở phía dới dàn giáo
Chơng 4
Khái niệm về mái dây 4.1 Khái niệm:
Mái có kết cấu chịu lực chính, nhịp chịu lực chủ yếu làm việc chịu kéo đ- ợc gọi là mái dây. tình trạng chịu lực ngợc với các dạng mái vỏ ở những chơng trên. Kết cấu dây có rất nhiều dạng. Tuỳ thuộc các đặc trng của sơ đồ mái dây mà chia ra loại kết cấu dây treo, loại hệ thống kết cấu có cáp ngoài.
Mái dây treo cũng nh các mái treo khác đều có hình trụ đỡ. Các trụ đỡ bên gọi là kết cấu biên thờng có dạng hình xuyến kín, hình vuông hoặc các hình đa giác khác làm kết cấu đỡ mái.
Mái dây có thể vợt qua những dịp lớn. Loại kết cấu này đợc cập khá sớm, từ cuối thế kỷ trớc (1896). Tuy thế, chỉ sau chiến tranh thế giới lần 2 kết cấu này mới sử dụng sử dụng nhiều làm những công trình công cộng nh mái nhà triển lãm, mái sân vận động, mái nhà ga…
Dới tác động của tải trọng, dây bị biến dạng và có hình sau:
Hình dạng dây bị uốn khi có tải trọng:
a. Tải trọng tập trung giữa nhịp b.Tải trọng phân bố điều
Khái niệm cơ bản của kết cấu dây trong lý thuyết vỏ là độ cong của đờng cong và của mặt cong.
Độ cong của đờng cong tại điểm M là giới hạn của góc giữa hai pháp tuyến kề nhau từ hai điểm mà đoạn dài của cung tạo nên từ hai điểm đó tiến đến 0.
s k s ∆ ∆ = → ∆ ϕ 0 lim Đại lợng k p1
nghịch đảo của độ cong gọi là bán kính của dây cong ở điểm ấy
Khi đờng cong chính của mặt cong là k1 và k2 đờng cong Gauss hay mặt cong toàn phần sẽ là:
K=k1k2
Nhng khi nghiên cứu bề mặt ngời ta sử dụng khái niệm gọi là độ cong trung bình đợc xác định nh sau: 2 2 1 k k H = +
Khi K>0 và K < 0 điểm ở trên bề mặt là mặt êliptic là hyperboloid và nằm trên mặt cong Gauss dơng và âm dơng và âm tơng ứng. Với trờng hợp thứ hai thì tâm đờng cong của tiết diện pháp đi qua một điểm xác định nằm trên pháp tuyến ở các phía khác nhau của các bề mặt.
Tại điểm của bề mặt có K = 0 nói chung là mặt Parabol và nằm ở bề mặt có độ cong Gauss bằng 0. Khi đó, một trong những ứng suất chính của bề mặt không có độ cong nh thế là đờng thẳng: những hình côn, hình trụ và mặt phẳng.
a, b những dàn dây và dàn kèo riêng biệt bố trí theo kiểu song song và xuyên tâm
c. Dàn xuyên tâm một lớp dây và hai lớp dây d. Dàn xuyên tâm gấp xếp
đ. Dàn xuyên tâm một vòng tỳ xoắn ốc và xiên ba nấc
Các dạng lới dây
a. Lới trực giao neo vào kết cấu bao biên tứ giác phẳng
b.c.d. Parabolic trực giao có mặt bằng vuông, trong hoặc hình bao nằm giữa hai đờng có hai độ cong.
đ. Trực giao hoàn toàn đối xớng có bao biên vuông e. Nh trờng hợp (đ) nhng có đây cứng
j,i,h. Trục giao có dây cứng ở các góc của mặt bằng vuông, tam giác hay lục lăng.
Các máu nhà kết cấu dây cũng hay đợc làm có mặt bằng hình tròn. Khi mặt bằng tròn, dây có thể đan thành hình lới hình lục lăng nh hình vẽ dới đây.
Sơ đồ mái dây đan thành lới ô lục lăng. a. Mặt bằng
b. c. Mái một lớp dây có đờng dẫn nớc bên trong và bên ngoài d. đ. Mái hai lớp dây có trống ở giữa có thể thay đổi chiều cao. 1. Lới dây đan 2, 3. Gối đỡ ở bên ngoài và bên trong 4. Gối đỡ ở tâm 5. Gối đỡ bên ngoài theo biên bao 6. Trống có thể thay đổi chiều cao 7. Thanh chống
Nói chung mái dây có thể biến hoá rất rộng trong khâu sử dụng. Mặt bằng có thể chỉ là hình chữ nhật nhng mái là tổ hợp bằng những mặt hyperbolic parabolic nh hình dới đây.
Hình dáng mặt bằng có thể thoải mái. Thí dụ nh mái dới đây có hình dạng ba vòm cong bên ngoài, ba vòm cong bên trong.
Còn có thể làm mặt bằng theo hình sao sáu cạnh nh dới đây.
Lới dây có mặt bằng hình sao sáu cạnh
Mái dây có thể có hình thù gần tròn hoặc tròn, đợc đan bằng những sợi dây cáp trực giao ứng suất trớc. Những kiểu dáng tiêu biểu có hình nh sau:
Biến tấu của mái dùng lới dây cáp trực giao ứng suất trớc phụ thuộc vào độ lớn của đờng cong dạng vòm:
a. Bao biên là hai vòm b,c,đ,đ. Có bao biên là ba vòm, bốn vòm, năm vòm, sáu vòm.
Để xác định chu vi gối biên của mái dây bằng các dải nằm trên mặt vỏ hyperbolic paraboloid có thể dùng các thông số nh hình vẽ:
Nếu n là số đờng cong vòm đợc chia ở đờng biên mà n = 4,6,8,10,12 vv… ứng với số đờng cong vòm đợc phân là 2,3,4,5,6…
Giả sử mặt bằng do hai đờng cong giao nhau nằm trong hệ tạo độ OXYZ nh hình vẽ trên, phơng tình xác định z nh sau:
Phơng trình họ parabol của phần thứ nhất (Mặt phẳng trên XOY) viết dới dạng: ) ( 2 2 1 2 x x k z= −
Phía bên kia, phơng trình thết kế vòm có dạng:
a bx
z= −
Trong đó b = tg β
Tơng tự, trên mặt XOZ có: − − + − = n ctg n x y n x y k z 2 360 360 sin 2 360 cos 360 cos 2 360 sin 2 2 2 2 Trong đó y f fx d y= − ; =tg
Thờng dây cáp căng dùng phơng pháp tạo ứng suất trớc. Một trong những biên pháp thờng sử dụng là làm cho các dây tác động tỳ lên nhau
Một thí dụ sử dụng lới dây tỳ đè lên nhau tạo ứng suất trớc
Công cụ để tạo lực căng trong dây nh hình trên
a. Tay vặn có gắn lực kế b. Hệ thống phụ trợ kiểu Kôzơlôp
Lực tác động lên ren của dụng cụ tạo lực căng dây cáp có thể tính gần đúng theo công thức:
kd M
N = kp
Thí dụ không mômen quay Mkp = 350 kgm (tay quay 0,7 một, sức cơ bắp để quay lừ 50 kg) và hệ số ma sát k = 0,2 khi dây có đờng kính 30 mm tạo ứng suất cho đoạn dài 6m. Hệ số ma sát có thể giảm khi sử dụng miếng đệm tung.